En photographie et en cinématographie, un filtre est un accessoire d’appareil photo composé d’un filtre optique qui peut être inséré dans le chemin optique. Le filtre peut être de forme carrée ou oblongue et monté dans un accessoire de support, ou, plus communément, un disque en verre ou en plastique dans un cadre en anneau en métal ou en plastique, qui peut être vissé à l’avant ou clipsé sur l’objectif de la caméra.

Les filtres modifient les images enregistrées. Parfois, ils ne sont utilisés que pour apporter des modifications subtiles aux images; d’autres fois, l’image ne serait tout simplement pas possible sans eux. En photographie monochrome, les filtres colorés affectent la luminosité relative des différentes couleurs; le rouge à lèvres rouge peut être rendu comme quelque chose de presque blanc à presque noir avec différents filtres. D’autres modifient l’équilibre des couleurs des images, de sorte que les photographies sous un éclairage incandescent montrent les couleurs telles qu’elles sont perçues, plutôt qu’avec une teinte rougeâtre. Il existe des filtres qui déforment l’image de la manière souhaitée, diffusant une image autrement nette, ajoutant un effet étoilé, etc. Les filtres polarisants linéaires et circulaires réduisent les reflets obliques des surfaces non métalliques.

De nombreux filtres absorbent une partie de la lumière disponible, ce qui nécessite une exposition plus longue. Comme le filtre est dans le chemin optique, toutes les imperfections – surfaces non planes ou non parallèles, reflets (minimisés par le revêtement optique), rayures, saletés – affectent l’image.

Il n’y a pas de système de dénomination standard universel pour les filtres. Les nombres Wratten adoptés au début du XXe siècle par Kodak, alors une force dominante de la photographie argentique, sont utilisés par plusieurs fabricants. Les filtres de correction des couleurs sont souvent identifiés par un code de la forme CC50Y — CC pour la correction des couleurs, 50 pour la force du filtre, Y pour le jaune.

Les filtres optiques sont utilisés dans divers domaines scientifiques, notamment l’astronomie; ils sont essentiellement les mêmes que les filtres photographiques, mais dans la pratique, ils nécessitent souvent des propriétés optiques bien mieux contrôlées et des courbes de transmission définies avec précision que les filtres exclusivement à usage photographique. Les filtres photographiques se vendent en plus grandes quantités à des prix inférieurs à ceux de nombreux filtres de laboratoire. L’article sur les filtres optiques contient des informations pertinentes pour les filtres photographiques.

En numériquephotographie la majorité des filtres utilisés avec les appareils photo argentiques ont été rendus redondants par des filtres numériques appliqués soit dans l’appareil photo, soit pendant le post-traitement. Les exceptions incluent le filtre ultraviolet (UV) généralement utilisé pour protéger la surface avant de la lentille, le filtre de densité neutre (ND), le filtre polarisant et le filtre infrarouge (IR). Le filtre de densité neutre permet d’appliquer des effets nécessitant de grandes ouvertures ou de longues expositions aux scènes fortement éclairées, tandis que le filtre de densité neutre gradué est utile dans les situations où la plage dynamique de la scène dépasse la capacité du capteur.

Utilisations des filtres en photographie

Les filtres en photographie peuvent être classés en fonction de leur utilisation:

  • Clair et ultraviolet
  • Correction de couleur
  • Conversion des couleurs (ou équilibre de la lumière)
  • Séparation des couleurs, également appelée soustraction des couleurs
  • Amélioration du contraste
  • Infrarouge
  • Densité neutre, y compris le filtre de densité neutre gradué et le filtre solaire
  • Polarisant
  • Effets spéciaux de divers types, y compris
    • Couleur graduée, appelée dégradés de couleur
    • Écran croisé et diffracteurs en étoile
    • Réduction de la diffusion et du contraste
    • Place
    • Gros plan ou macro dioptries, et dioptries divisées ou focus divisé

Clair et ultraviolet

Les filtres clairs , également connus sous le nom de filtres en verre pour fenêtres ou plats optiques, sont transparents et (idéalement) n’effectuent aucun filtrage de la lumière entrante. La seule utilisation d’un filtre transparent est de protéger l’avant d’un objectif.

Le verre transparent absorbera certains UV.

Les filtres UV sont utilisés pour bloquer la lumière ultraviolette invisible, à laquelle la plupart des capteurs et films photographiques sont au moins légèrement sensibles. Les UV sont généralement enregistrés comme s’il s’agissait de lumière bleue, de sorte que cette sensibilité aux UV non humains peut entraîner une exagération indésirable de la teinte bleuâtre de la brume atmosphérique ou, plus anormalement encore, de sujets à l’ombre ouverte éclairés par le ciel riche en ultraviolets .

Normalement, le verre ou le plastique d’un objectif d’appareil photo est pratiquement opaque aux UV à courte longueur d’onde, mais transparent aux UV à longue longueur d’onde (presque visible). Un filtre UV traverse tout ou presque tout le spectre visible mais bloque pratiquement tout le rayonnement ultraviolet. (La plupart des filtres de manipulation spectrale portent le nom du rayonnement qu’ils traversent; les filtres vert et infrarouge passent leurs couleurs nommées, mais un filtre UV bloqueUV.) Il peut être laissé sur l’objectif pour presque toutes les photos: les filtres UV sont souvent utilisés principalement pour la protection de l’objectif de la même manière que les filtres clairs. Un filtre UV puissant, comme un Haze-2A ou UV17, coupe la lumière visible dans la partie violette du spectre et a une couleur jaune pâle; ces filtres puissants sont plus efficaces pour couper la brume et peuvent réduire les franges violettes dans les appareils photo numériques. Des filtres UV puissants sont également parfois utilisés pour réchauffer des photos couleur prises à l’ombre avec un film de type lumière du jour.

Alors que dans certains cas, tels que les environnements difficiles, un filtre de protection peut être nécessaire, cette pratique présente également des inconvénients. Les arguments pour l’utilisation de filtres de protection incluent:

  • Si l’objectif tombe, le filtre peut très bien subir des rayures ou se casser au lieu de l’élément avant de l’objectif.
  • Le filtre peut être nettoyé fréquemment sans endommager la surface de la lentille ou les revêtements; un filtre rayé par le nettoyage est beaucoup moins cher à remplacer qu’un objectif.
  • S’il y a du sable, le filtre protégera l’avant de la lentille de l’abrasion et des entailles.
  • Certains objectifs, tels que certains objectifs de la série L de Canon, nécessitent l’utilisation d’un filtre pour compléter leur étanchéité aux intempéries.

Les arguments contre leur utilisation comprennent:

  • L’ajout d’un autre élément peut dégrader la qualité de l’image si ses surfaces ne sont pas parfaitement planes et parallèles. Il est très peu probable que les filtres provenant de fabricants réputés causent des problèmes, mais certains produits « bon marché » sont optiquement inférieurs.
  • Les deux réflexions supplémentaires aux interfaces air-verre entraînent inévitablement une certaine perte de lumière – au moins quatre pour cent à chaque interface, si les surfaces ne sont pas revêtues; ils augmentent également le risque de problèmes de lumière parasite.
  • Les filtres de mauvaise qualité peuvent entraîner des problèmes de mise au point automatique.
  • Un filtre peut être incompatible avec l’utilisation d’un pare-soleil, car tous les filtres n’ont pas le filetage requis pour un pare-soleil à visser ou permettent de fixer un pare-soleil à clipser. L’ajout d’un pare-soleil sur un ou plusieurs filtres peut espacer suffisamment le pare-soleil de l’objectif pour provoquer un vignettage.

Il existe une grande variation du blocage spectral des UV par des filtres décrits comme ultraviolets.

Conversion des couleurs

Des filtres de conversion des couleurs appropriés sont utilisés pour compenser les effets de l’éclairage non équilibré pour la température de couleur nominale du film (généralement 3200 K pour les tungstènes professionnels et 5500 K pour la lumière du jour): par exemple, le filtre bleu 80A utilisé avec le film pour la lumière du jour corrige la perception de la dominante orange / rougeâtre de l’éclairage photographique à incandescence photographique (pour lequel le terme photographique habituel est « éclairage au tungstène »), et améliore considérablement la dominante plus forte produite par l’éclairage incandescent domestique à basse température, tandis que le 85B corrige la dominante bleuâtre des photographies prises à la lumière du jour sur film de tungstène. Les filtres de correction des couleurs sont identifiés par des numéros non standardisés qui varient d’un fabricant à l’autre. Le besoin de ces filtres a été considérablement réduit par l’adoption généralisée de la photographie numérique,

Les filtres de conversion des couleurs (filtres LB) doivent être distingués des filtres de correction des couleurs (filtres CC), qui filtrent une dominante de couleur particulière provoquée par l’effet Schwarzschild, etc.

Soustraction de couleur

Les filtres de soustraction des couleurs fonctionnent en absorbant certaines couleurs de lumière, laissant passer les couleurs restantes. Ils peuvent être utilisés pour démontrer les couleurs primaires qui composent une image. Ils sont peut-être les plus fréquemment utilisés dans l’industrie de l’impression pour les séparations de couleurs, et encore une fois, leur utilisation a diminué à mesure que les solutions numériques sont devenues plus avancées et plus abondantes.

Amélioration du contraste

Les filtres colorés sont couramment utilisés dans la photographie en noir et blanc pour modifier l’effet de différentes couleurs dans la scène, en changeant le contraste enregistré en noir et blanc des différentes couleurs. Par exemple, un filtre jaune ou, plus dramatiquement, orange ou rouge, améliorera le contraste entre les nuages ​​et le ciel en assombrissant le ciel bleu. Un filtre vert foncé assombrira également le ciel et éclaircira également le feuillage vert, le faisant ressortir contre le ciel. Un filtre bleu imite l’effet d’un film orthochromatique plus ancien, ou même d’un film plus ancien sensible uniquement à la lumière bleue, rendant le bleu clair et le rouge et le vert foncé, montrant le ciel bleu comme couvert sans contraste entre le ciel et les nuages, assombrissant les cheveux blonds, faisant yeux bleus presque blancs et lèvres rouges presque noires. Les filtres de diffusion réduisent le contraste en plus d’adoucir la résolution.

Polariseur

Un filtre polarisant, utilisé pour la photographie en couleur et en noir et blanc, est incolore et n’affecte pas l’équilibre des couleurs, mais filtre la lumière avec une direction particulière de polarisation. Cela réduit les reflets obliques des surfaces non métalliques, peut assombrir le ciel dans la photographie couleur (dans la photographie monochrome, les filtres couleur sont plus efficaces) et peut saturer davantage l’image en éliminant les reflets indésirables.

Les filtres polarisants linéaires, bien qu’efficaces, peuvent interférer avec les mécanismes de mesure et de mise au point automatique lorsque des miroirs ou des séparateurs de faisceau sont dans le trajet de la lumière, comme dans l’appareil photo reflex numérique à objectif unique; un polariseur circulaire est également efficace et n’affecte pas la mesure ni la mise au point automatique.

Densité neutre

Un filtre de densité neutre (filtre ND) est un filtre de densité uniforme qui atténue la lumière de toutes les couleurs de manière égale. Il est utilisé pour permettre une exposition plus longue (pour créer un flou) ou une ouverture plus grande (pour la mise au point sélective) que ce qui est autrement requis pour une exposition correcte dans les conditions d’éclairage dominantes, sans modifier l’équilibre tonal de la photo.

Un filtre de densité neutre gradué est un filtre de densité neutre avec une atténuation différente à différents points, généralement clair dans une moitié d’ombrage dans une densité plus élevée dans l’autre. Il peut être utilisé, par exemple, pour photographier une scène avec une partie dans l’ombre profonde et une partie brillamment éclairée, sinon les ombres n’auraient aucun détail ou les hautes lumières seraient brûlées.

Traverser

Un filtre à écran croisé , également appelé filtre en étoile , crée un motif en étoile, dans lequel les lignes rayonnent vers l’extérieur à partir d’objets lumineux. Le motif en étoile est généré par un réseau de diffraction très fin intégré dans le filtre, ou parfois par l’utilisation de prismes dans le filtre. Le nombre d’étoiles varie selon la construction du filtre, tout comme le nombre de points de chaque étoile.

La diffusion

Un filtre de diffusion (également appelé filtre adoucissant ) adoucit les sujets et génère une brume rêveuse ( voir diffusion des photons ). Ceci est le plus souvent utilisé pour les portraits. Cela a également pour effet de réduire le contraste et les filtres sont également conçus, étiquetés, vendus et utilisés à cette fin. Il existe de nombreuses façons d’accomplir cet effet, et les filtres de différents fabricants varient donc considérablement. Les deux principales approches consistent à utiliser une forme de grille ou de filet dans le filtre, ou à utiliser quelque chose qui est transparent mais pas optiquement net.

Les deux effets peuvent être obtenus dans un logiciel, qui peut en principe fournir un degré très précis de contrôle du niveau d’effet, mais le « look » peut être sensiblement différent. S’il y a trop de contraste dans une scène, la plage dynamique du capteur d’image numérique ou du film peut être dépassée, ce que le post-traitement ne peut pas compenser, de sorte qu’une réduction du contraste au moment de la capture d’image peut être nécessaire.

Lentilles de dioptrie rapprochées et divisées

Un objectif gros plan n’est pas techniquement un filtre mais un objectif accessoire qui se fixe à un objectif comme un filtre, d’où le terme alternatif mais trompeur de « filtre gros plan ». Ils sont souvent vendus par les fabricants de filtres dans le cadre de leurs gammes de produits, en utilisant les mêmes supports et systèmes de fixation. Un objectif gros plan est un objectif convergent à un ou deux éléments utilisé pour la photographie rapprochée et macro, et fonctionne de la même manière que les lunettes utilisées pour la lecture. L’insertion d’une lentille convergente devant la lentille de prise réduit la distance focale de la combinaison.

Les objectifs en gros plan sont généralement spécifiés par leur puissance optique, l’inverse de la distance focale en mètres. Plusieurs lentilles rapprochées peuvent être utilisées en combinaison; la puissance optique de la combinaison est la somme des puissances optiques des lentilles composantes; un ensemble de lentilles de +1, +2 et +4 dioptries peut être combiné pour fournir une plage de +1 à +7 par pas de un.

Une dioptrie divisée a juste une moitié semi-circulaire d’un objectif gros plan dans un porte-filtre normal. Il peut être utilisé pour photographier un objet proche et un arrière-plan beaucoup plus éloigné, avec tout en netteté; avec n’importe quel objectif non fendu, la profondeur de champ serait beaucoup trop faible.

Matériaux et construction

Les filtres photo sont généralement fabriqués à partir de verre, de plastiques en résine similaires à ceux utilisés pour les lunettes (comme le CR-39), de polyester et de polycarbonate; parfois l’acétate est utilisé. Historiquement, les filtres étaient souvent fabriqués à partir de gélatine et de gels colorés. Alors que certains filtres sont encore décrits comme de la gélatine ou des filtres à gel , ils ne sont plus réellement fabriqués à partir de gélatine mais à partir d’un des plastiques mentionnés ci-dessus.

Parfois, le filtre est teint dans la masse, dans d’autres cas, le filtre est une mince feuille de matériau prise en sandwich entre deux morceaux de verre transparent ou de plastique.

Certains types de filtres utilisent d’autres matériaux à l’intérieur d’un sandwich en verre; par exemple, les polariseurs utilisent souvent divers films spéciaux, les filtres à filet ont un filet en nylon, etc.

Les bagues des filtres à vis sont souvent en aluminium, bien que dans les filtres plus chers, le laiton soit utilisé. Les bagues de filtre en aluminium sont beaucoup plus légères, mais peuvent «se lier» aux filets de lentille en aluminium auxquels elles sont vissées, ce qui nécessite l’utilisation d’une clé à filtre pour retirer le filtre de la lentille. L’aluminium se déforme ou se déforme également plus facilement.

Les filtres de haute qualité sont multicouches, avec des revêtements optiques multicouches pour réduire les réflexions. Les filtres non revêtus peuvent refléter jusqu’à 12% de la lumière, le filtre simple couche peut réduire considérablement cela et les filtres multicouches peuvent laisser passer jusqu’à 99,8% de la lumière (0,2% de réflexion indésirable); la perte de lumière n’est pas importante, mais une partie de la lumière est réfléchie à l’intérieur de l’appareil photo, produisant des reflets et réduisant le contraste de l’image.

Tailles et fixations des filtres

Les fabricants de lentilles et de filtres ont normalisé plusieurs ensembles de tailles au fil des ans.

Filtres ronds filetés

Les tailles de filtre standard les plus courantes pour les filtres circulaires comprennent 30,5 mm, 35,5 mm, 37 mm, 39 mm, 40,5 mm, 43 mm, 46 mm, 49 mm, 52 mm, 55 mm, 58 mm, 62 mm, 67 mm, 72 mm, 77 mm, 82 mm, 86 mm, 95 mm, 105 mm, 112 mm 122 mm, 127 mm. Le diamètre du filtre a une augmentation constante de 43 à 58 mm tous les 3 mm et de 62 à 82 mm tous les 5 mm. D’autres tailles de filtre dans cette plage peuvent être difficiles à trouver car la taille du filtre peut être non standard ou peut être rarement utilisée sur les objectifs de l’appareil photo. Le diamètre spécifié du filtre en millimètres indique le diamètre des filets mâles sur le boîtier du filtre. Le pas de filetage est de 0,5 mm, 0,75 mm ou 1,0 mm, selon la taille de l’anneau. Quelques tailles (par exemple 30,5 mm) sont disponibles en plusieurs pas.

Le diamètre du filtre pour une lentille particulière est généralement identifié sur la face de la lentille par le symbole ⌀. Par exemple, un marquage d’objectif peut indiquer: «⌀55 mm» ou «55 ⌀» signifiant qu’il accepterait un filtre de 55 mm ou un pare-soleil.

Filtres carrés

Pour les filtres carrés, 2 « × 2 », 3 « × 3 » et 4 « × 4 » étaient historiquement très courants et sont encore fabriqués par certains fabricants. 100 mm × 100 mm est très proche de 4 « × 4 », permettant l’utilisation de plusieurs des mêmes supports, et est l’une des tailles les plus populaires actuellement (2006) en usage; c’est pratiquement une norme dans l’industrie du cinéma. 75 mm x 75 mm est très proche de 3 « × 3 » et bien que moins courant aujourd’hui, il était très en vogue dans les années 1990.

Le fabricant français Cokin fabrique une large gamme de filtres et de supports en trois tailles, ce que l’on appelle collectivement le système Cokin . La taille «A» (amateur) fait 67 mm de large, la taille «P» (professionnelle) fait 84 mm de large et «X Pro» fait 130 mm de large. De nombreux autres fabricants fabriquent des filtres pour s’adapter aux supports Cokin. Cokin fabrique également un porte-filtre pour des filtres de 100 mm, qu’ils appellent la taille «Z». La plupart des filtres de Cokin sont faits de résines optiques telles que le CR-39. Quelques éléments de filtre ronds peuvent être fixés aux porte-filtres carrés / rectangulaires, généralement des polariseurs et des filtres à gradient qui doivent tous deux être tournés et sont plus chers à fabriquer.

Cokin anciennement (des années 1980 au milieu des années 1990) était en concurrence avec le système Hoyarex de Hoya (filtres 75 mm x 75 mm principalement en résine) et également une gamme fabriquée par Ambico, mais les deux se sont retirés du marché. Une petite gamme «système» (84 mm) est toujours fabriquée (à partir de 2012) par Formatt Hitech. En général, les filtres carrés (et parfois rectangulaires) d’un système pouvaient être utilisés dans les supports d’un autre système si la taille était correcte, mais chacun fabriquait un système de support de filtre différent qui ne pouvait pas être utilisé ensemble. Lee, Tiffen, Formatt Hitech et Singh Ray fabriquent également des filtres carrés / rectangulaires dans les tailles 100 × 100 et Cokin «P».

Les filtres à gel sont très courants sous forme carrée, rarement utilisés sous forme circulaire. Ce sont de fines feuilles souples de gélatine ou de plastique qui doivent être maintenues dans des cadres rigides pour éviter qu’elles ne s’affaissent. Les gels sont fabriqués non seulement pour être utilisés comme filtres photo, mais également dans une large gamme de couleurs pour une utilisation dans des applications d’éclairage, en particulier pour l’éclairage théâtral. Les supports de gel sont disponibles auprès de tous les fabricants de «systèmes» carrés, mais sont également fournis par de nombreux fabricants d’appareils photo, par des fabricants de filtres à gel et par des fabricants d’accessoires professionnels coûteux pour appareils photo (en particulier ceux qui ciblent les marchés des caméras de cinéma et de télévision.

Les systèmes de filtres carrés ont souvent des nuances de lentilles disponibles pour fixer aux porte-filtres.

Filtres rectangulaires

Les filtres gradués d’une largeur donnée (67 mm, 84 mm, 100 mm, etc.) sont souvent de forme oblongue, plutôt que carrée, afin de permettre à la position de la gradation d’être déplacée vers le haut ou vers le bas dans l’image. Cela permet, par exemple, de placer la partie rouge d’un filtre coucher de soleil à l’horizon. Ils sont utilisés avec les supports « système » décrits ci-dessus.

Filtres ronds à baïonnette

Certains fabricants, notamment Rollei et Hasselblad, ont créé leurs propres systèmes de montage à baïonnette pour filtres. Chaque modèle est disponible en plusieurs tailles, telles que Bay I à Bay VIII pour Rollei et Bay 50 à Bay 104 pour Hasselblad.

Filtres série

À partir des années 1930, les filtres ont également été fabriqués dans un système de dimensionnement appelé montage en série. Les filtres eux-mêmes étaient des morceaux de verre ronds (ou parfois d’autres matériaux) sans filetage. Les filtres très anciens n’avaient pas de jantes autour du verre, mais les filtres de production ultérieure les plus courants avaient le verre monté sur des jantes métalliques. Pour monter les filtres sur une caméra, le filtre a été placé entre deux anneaux; la bague de montage a été vissée dans les filets de l’objectif ou a été glissée sur le barillet de l’objectif et les vis de l’anneau de retenue dans l’anneau de montage pour maintenir le filtre en place. Les désignations des séries sont généralement écrites en chiffres romains, de I à IX, bien qu’il existe quelques tailles qui ne soient pas écrites de cette façon, comme les séries 4.5 et 5.5. La plupart des tailles de filtres de la série sont désormais obsolètes, la production ayant cessé à la fin des années 1970. 

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